روش‌های عمده اکتشاف سرب و روی

سرب و روی به طور معمول همراه با یکدیگر در کانسارها یافت می‌شوند لذا انواع کانسارهایی که حاوی سرب و روی در مقادیر اقتصادی هستند، تحت عنوان کانسارهای سرب- روی نامیده می‌شوند.

ذخایر سولفید توده‌ای آتشفشانیاز میان بی‌شمار ذخیره سولفید توده‌ای آتشفشانی با سن آرکئن، تنها از ذخیره کیدکریک مقدار قابل توجهی سرب به دست آمده است. این در حالی است که ذخایر سولفید توده‌ای آتشفشانی پالئوزوئیک در باتورست و نیوبرونزویک و همچنین ذخایر سنوزوئیک مانند ذخایر کوروکوی ژاپن از نظر سرب بسیار غنی هستند. مراحل اکتشافی این گونه کانسارها به صورت زیر خلاصه می‌شود.

 

اکتشاف مقدماتی

در ارزیابی یک منطقه کاملاً جدید از نظر سولفیدهای توده‌ای آتشفشانی دو معیار بسیار مهم را باید مد نظر قرارداد. اول وجود سنگ‌های آتشفشانی با منشاء غالباً زیردریایی و دوم ترکیب سنگ‌های آتشفشانی که باید کالک آلکالن یا تولئیتی جزایر قوسی باشد. البته هزاران کیلومتر مکعب از این سنگ‌ها وجود دارد که نابارور است، از این رو از معیارها و تکنیک‌های دیگری برای محدود کردن عملیات اکتشاف در این سنگ‌ها باید استفاده کرد.

اخیراً‌ سنجش از دور و شناخت الگوهای ساختاری ناحیه‌ای، کاربرد روزافزونی در کاوش ناحیه‌ای پیدا کرده است. به عنوان مثال می‌توان از نتایج تجربی مربوط به کاربرد برخی روش‌های سنجش از دور در اکتشاف ژئوبوتانی سولفیدهای آتشفشانی ویرجینیا نام برد. در این منطقه از درختان بلوط نمونه‌برداری شده و با استفاده از یک پرتوسنج قابل حمل، میزان بازتاب نور از سطح برگ های اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان‌دهنده این است که تغییرات انعکاس از سطح برگ با تغییر غلظت فلزات ردیاب خاک و خصوصاً‌ سرب و مس ارتباط دارد.

در این منطقه بیشتر ذخایر سولفید توده‌ای در مناطق تلاقی شکستگی‌های اصلی شمالی- جنوبی و شرقی- غربی قرار دارند، که در این صورت سنجش از راه دور نقش بسیار مؤثری در گزینش مناطق اکتشاف نیمه تفضیلی ذخایر خواهد داشت، زیرا تهیه نقشه خط وارگی‌های بزرگ، یکی از مزیت‌های عمده تصویرهای ماهواره‌ای است.

رخداد سولفیدهای توده‌ای آتشفشانی اغلب با گنبدهای ریولیتی همراه بوده و گسل‌ها عوامل کنترل کنننده هستند. شناخت این عوامل به منظور گزینش مناطق پرامید، برای زمین‌شناسی اکتشافی بسیار مهم است.

به دلیل وجود پیرتیت در عدسی‌های سولفید توده‌ای و منیتیت در مناطق رگچه‌ای می‌توان از روشهای الکترومغناطیس (aem) و مغناطیس هوایی نیز در مرحله اکتشاف مقدماتی بهره جست. روش‌های ژئوشیمی به عنوان جایگزین ژئوفیزیک هوابرد (در صورتی که مؤثر نباشد) و یا در کنار این روش استفاده می‌شوند. در این مرحله معمولاً‌ نمونه‌برداری از آب رودخانه و رسوبات انجام می‌گیرد. بدیهی است فواصل نمونه‌برداری و نوع نمونه‌برداری به محیط اکتشافی بستگی داشته و متغیر می‌باشد.

 

اکتشاف تفصیلی و تعیین هدف

پس از اتمام عملیات اکتشاف ناحیه‌ای، مناطق امیدبخش انتخاب می‌شوند که اکتشافات تفصیلی باید در آن مناطق انجام گیرند. این مناطق دارای سنگ میزبان مناسب و چرخه آتشفشانی کالک ‌آلکانی هستند که به احتمال زیاد حاوی سولفید توده‌ای می‌باشند.

مناطق آنومالی از دیدگاه ژئوشیمی و ژئوفیزیک احتمالاً‌ ساختار خوش آتیه نیز دارند. این مناطق با شبیه‌سازی سیماهای محتمل فیزیکی و شیمیایی ذخایر سولفید توده‌ای، به شکل تفصیلی‌تر کاوش شده و به کمک مدل زمین‌شناسی چک می‌شوند.

منظور از این مرحله، تعیین نقطه یا نقاطی برای انجام حفاری است. محل حفاری با توجه به برداشت‌های زمین‌شناسی، ژئوشیمی و ژئوفیزیک و بررسی دقیق ساختارهای ناحیه‌ای و مدلسازی نهایی مشخص می‌شود.

ژئوشیمی احتمالاً‌ یکی از مفیدترین رهیافت‌های اتخاذ شده خواهد بود، زیرا به کمک آن می‌توان محتمل‌ترین منطقه دارای ذخیره را مشخص کرده و با شناخت علائم شیمیایی پدیده دگرسانی در پیرامون این ذخایر، محتمل‌ترین مکان عدسی‌های سولفید توده‌ای را تعیین کرد.

روش های ژئوفیزیکی به دلیل خاصیت رسانایی، ذخایر سولفید توده‌ای را می‌توان با برخی از روش های الکتریکی و الکترومغناطیسی مورد کاوش قرار داد. در اکتشاف ذخایر سولفیدی توده‌ای کم‌عمق، از پتانسیل خودزا، به دلیل مقرون به صرفه بودن می‌توان استفاده کرد. قطبش القایی نیز در اکتشاف ذخایر سولفید توده‌ای و مناطق استوک‌ورک و برشی شده مرتبط با آنها کاربرد زیادی دارد.

اغلب پاسخ روش مقاومت ویژه بر روی توده‌های سولفیدی بزرگ بارز بوده و می‌تواند در مشخص ساختن توده‌های معدنی که پاسخ قطبش القایی برروی آنها پیچیده است مفید باشد.

در سا‌ل‌های اخیر سیستم utem به دلیل نفوذ بیشتر در اعماق، کاربرد گسترده‌تری پیدا کرده است. محدودیت این روش در مناطقی است که لایه‌های رویی رسانا هستند، که در این صورت کاربرد این روش نسبت به ضخامت این لایه‌ها محدود می‌شود. تفکیک قطبش القایی مغناطیسی (mip) روش جدیدی است که ممکن است برای کاوش این نوع ذخایر مفید باشد. در حال حاضر مطالعه برای اثبات میزان سودمندی این روش، مطالعات گسترده‌ای در حال انجام است.

حفاری فاصله بهینه گمانی‌زنی در مراحل اکتشاف تفصیلی این کانسارها به بودجه اکتشافی و بی‌نظمی ذخیره بستگی دارد که با تفسیر داده‌های موجود مشخص می‌شود. در هر حال امکان پیشنهاد یک فاصله مکانی متوسط وجود ندارد. به دلیل گرانی روش گمانی‌زنی، از گمانه حفر شده باید بیشترین مقدار اطلاعات رابه دست آورد.

در یان مورد از روش‌های چاه‌پیمایی به ویژه برای تشخیص کانه‌زایی استفاده بیشتری می‌شود. روش‌های الکترومغناطیسی درون حفره، مانند کاوشگر سیروتم کاربرد ویژه‌ای در کاوش سولفیدهای توده‌ای دارند. بسته به ظرفیت رسانایی هر توده سولفیدی، چنین کاوشگرهایی باید محل سولفید را در عمق 100 متری چاه تعیین کنند.

 

اکتشاف برپایه معدن

برای افزایش شناخت از ذخیره و گانگ و همچنین زون‌بندی دقیق عیار نیاز به حفر گمانه‌های بیشتر خواهد بود.

حفاری به وسیله زمین‌شناسان معدنی کنترل می‌شود که از کنترل‌کننده‌های ساختاری و لیتولوژیکی توده معدنی آگاهی کافی دارند. مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی که از آنها به عنوان راهنما در برنامه‌های اکتشافی قبلی استفاده شده در کاوش آتی نیز کاربرد خواهند داشت. افزون براین، مدل های زمین‌شناسی مبتنی بر ژنز اثبات شده برای توده معدنی و مدل ژنزی کلی کانسار، به اکتشاف کمک می‌کند.

 

کانسارهای سرب و روی رسوبی اگزالاتیو

نام دیگر این کانسارها، کانسارهای سرب و روی با میزبان شیلی یا ماسیوسولفید (سرب و روی با میزبان رسوبی) است. این کانسارها در نتیجه تمرکز استراتیفرم کانی‌های سولفیدی سرب و روی و سولفات باریم در رسوبات دریایی ائوگزینیک به وجود می‌آیند و ضخامت ماده معدنی به چند ده متر می‌رسد. مادة معدنی ممکن است در فاصله‌ای بیش از 1000 متر در سنگ درون‌گیر پخش شده باشد.

سنگ های رسوبی دریایی ائوگزینیک شامل شیل سیاه. سیلتستون، ماسه‌سنگ، چرت. دولومیت، سنگ آهک میکریتی و توربیدیت‌ها، سنگ درون‌گیر مناسب برای تشکیل این کانسارها می‌باشند. رسوبات تبخیری ممکن است در مقیاس محلی در بخش رخساره‌ای سکوی قاره‌ای دیده شوند. سنگ های ولکانیکی نیز ممکن است به طور محلی در حوضه رسوبی وجود داشته باشند که توفیت‌ها معمولترین نوع می‌باشند.

کانسارهای بزرگ این تیپ، سن پروتروزوئیک (1400-1700 میلیون سال) دارند. البته کانسارهای با سن‌کامبرین تا کربونیفر (300-530 میلیون سال) نیز دیده شده‌اند.

حوضچه‌های رسوبی دریایی اپی‌کراتونیک و اینتراکراتونیک که خود دارای حوضچه‌های رسوبی محدودتر محلی می‌باشند، محیط مناسبی برای تشکیل این کانسارها می‌باشند. از نظر تکتونیکی حوضچه‌های رسوبی اپی‌کراتونیک و اینتراکراتونیک مرتبط با مناطق لولایی خاستگاه مناسبی هستند. این مناطق به وسیله گسل‌های همزمان با رسوب‌گذاری، کنترل می‌شوند و به طور تیپیک تشکیل ساختمان‌های نیمه گرابنی را می‌دهند. فعالیت‌های تکتونیکی قائم درون این حوضچه‌های رسوبی، منجر به تشکیل حوضچه‌های رسوبی کوچکتر با مساحت بین 100 تا 100000 کیلومتر مربع می‌گردد.

در این کانسارها کانی‌های پیریت، پیروتیت، اسفالریت، گالن، باریت و کالکوپیریت پراکنده بوده و مقادیر جزئی مارکاسیت، آرسنوپیریت، بیسموتینیت، مولیبدنیت، آنارژیت و میلریت دیده می‌شود.

راهنمای اکتشافیتودة معدنی مونت عیسی در استرالیا یکی از بزرگترین معادن سرب و روی با میزبان شیلی است که عملیات اکتشاف ناحیه‌ای در آن منطقه از سال 1947 به بعد صورت گرفته است. از راهنماهای اصلی اکتشاف در آن زمان به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

• – گسترش امتداد شیل یورکوهارت
• – کنترل ساختاری تودة معدنی به ویژه شیب صفحه لایه‌بندی همراه با چین‌خوردگی
• – وجود بیرون‌زدگی دگرسان‌دار ناشی از هاله‌های پیریتی پیرامون تودة معدنی

روش عمده اکتشافی مورد استفاده در معدن مذکور، برداشت زمین‌شناسی همراه با توجه خاص به مناطق آهن‌دار بوده است. اکتشاف در معدن مونت عیسی با بررسی ریشه علف‌ها، نمونه‌برداری اولیه از خاک منطقه و بررسی‌های تفصیلی‌تر ژئوشیمی و قطبش القایی (IP) ادامه یافت که در نهایت سه منطقه دارای مقادیر ناهنجار سرب که تا حدی با ناهنجاری‌های آشکار شده توسط قطبش القایی همخوانی داشتند به عنوان آنومالی معرفی گردیدند.

اما در حالت کلی راهنماهای اکتشافی این گونه کانسارها را می‌توان به صورت زیر ارزیابی و خلاصه کرد.

دگرسانی بخش سولفید پراکنده و استوک‌ورک کانسار به همراه منطقه دگرسانی آن که شامل انواع دگرسانی‌های سیلیسی، تورمالینی، آلبیتی، کلریتی و دولومیتی است معرف منبع تغذیه کننده بخش اصلی کانسار استراتیفرم است.

عوامل کنترل‌کننده وجود حوضه‌های رسوبی وسیع که به وسیله گسل‌ها کنترل می‌شوند، وجود تله‌مورفولوژیکی درون حوضه‌های کوچکتر این گسل‌ها که همزمان با رسوب‌گذاری فعال می‌باشند و به عنوان مناطق مناسب برای تغذیه کانسار استراتیفرم عمل می‌کنند و وجود رخساره‌های ائوگزینیک (بی‌هوازی) مهم است.

 

هوازدگی

اکسیداسیون سطحی ممکن است تولید گوسن کند. این گوسن‌ها از کربنات، سولفات و سیلیکات سرب و روی و مس غنی می‌باشند.

سنجش از راه دور عکس‌های هوایی، کاربرد گسترده‌ای در برداشت زمین‌شناسی داشته است، اما تفسیر عکس‌ها الزاماً‌ به معنای موفقیت در کشف کانسنگ نیست، زیرا در بسیاری از کانسارهای کشف شده نمودی از مواد گوسنی وجود دارد که در عکس‌برداری رنگی مشخص می‌شود.

راهنمای ژئوفیزیکی اغلب روش‌های ژئوفیزیکی مؤثر در اکتشاف این تیپ ذخایر در واقع روشهایی هستند که در تهیه نقشة زمین‌شناسی دقیق از محدوده کانسار مفیدواقع می‌شوند. برای مثال از برداشت‌های مغناطیسی برای رسم دقیق موقعیت همبری بین سنگ‌های رسوبی و ولکانیک‌های زیر آنها استفاده می‌شود ولی به رغم وجود پیروتیت در بعضی از آنها، این روش در مشخص کردن مرز کانسنگ و باطله چندان مؤثر نبوده است.

اگر فرآیند اکسیداسیون و شستشوی شیمیایی در سطح رخنمون‌ها شدید باشد، روشهای استاندارد الکترومغناطیس نیز کاربرد مؤثری نخواهد داشت. نتایج حاصل از روش IP اگر با نتایج حاصل از بررسی‌های ژئوشیمیایی تلفیق شود، می‌تواند در انتخاب نقاط بهینه برای حفاری مؤثر واقع شود.

وجود قشر هوازده عمیق (حدوده 50 متر)، آبهای زیرزمینی با املاح زیاد و شیل‌های کربن‌دار کاربرد این روش را محدود ساخته و نتایح غیرواقعی و گمراه کننده‌ای ارائه می‌دهد. در بین همه روش‌های ژئوفیزیکی به نظر می‌رسد روش برداشت‌های چاه‌پیمایی در امتداد گمانه‌ها مفیدترین روش باشد.

راهنمای ژئوشیمیایی آنومالی عناصر Co, Ag, C, S, Bi, Sb, As, Sn, Mo, Ba, Mn, Cu, Zn, Pb و 3NH در اکتشاف به طریقة‌ژئوشیمیایی اینگونه عناصر قابل ثبت است. منطقه‌بندی عرضی از داخل به خارج کانسار شامل Zn, Pb, Cu و Ba است و منطقه‌بندی قائم از پایین به بالا شامل Pb, Zn, Cu و Ba است و منطقه‌بندی قائم از پایین به بالا شامل Zn, Pb, Cu و Ba است.

چرت اگزالاتیو همراه با سولفید و سولفات استراتیفرم وجود دارد. در منطقه پیرامون کانسار هماتیت و چرت توأماً‌ یافت می‌شوند. مقدار زمینه Cu, Zn, Pb و Ba در شیل‌ها و کربنات‌های مربوطه بسیار متفاوت است. در شیل‌ها این مقادیر چندین برابر کربنات‌ها است.

روش‌های اکتشاف ژئوشیمیایی برای کشف این تیپ ذخایر با اهمیت تلقی می‌شوند. این روشها هم در مرحله اکتشافات ناحیه‌ای و هم در مقیاس محلی و به خصوص برای ارزیابی پتانسیل معدنی گوسن‌ها به کار گرفته می‌شوند.

روش معمول در مقیاس ناحیه‌ای، برداشت رسوبات آبراهه‌ای و اندازه‌گیری عناصر Ag, Cu, Zn و Pb به انضمام ردیاب‌های دیگر است. در مقیاس نیمه تفصیلی، برداشت نمونه از خاکهای برجا معمول است. یک شبکه نمونه‌برداری 30*120 متر (طول بزرگتر باید در امتداد ساختمان‌های زمین‌شناسی موجود در محدوده تحت پوشش باشد) می‌تواند برای رسم نقشه‌هایی که قادر به تعیین مناسب‌ترین نقاط حفاری باشند مؤثر باشند واقع شود. در چنین حالتی اگر تعداد نمونه‌ها زیاد باشد توصیه می‌شود آنالیز شیمیایی برای تعداد محدودی از عناصر صورت گیرد.

پس از اخذ نتایج این فاز و محدود کردن منطقه تحت پوشش، می‌توان به آنالیز تعداد بیشتری از نمونه‌های پرداخت. در مواردی که گوسن‌ها رخنمون دارند برداشت نمونه برای بررسی‌های کانی‌شناسی و فاز پیدایش عناصر می‌تواند در ارزیابی امیدبخشی آنها مفید واقع شود.

روش لیتوژئوشیمیایی در اکتشاف این ذخایر پس از محدود شدن منطقه تحت پوشسش توجیه دارد. به کارگیری این روش بخصوص در مناطق گوسنی بسیار سودمند است، زیرا قادر است از طریق تحلیل آماری چند متغیر، به تفکیک گوسن‌های مرتبط با کانی‌سازی از گوسن‌های عقیم بپردازد.

در این زمینه سرب نقشی اساسی دارد، وجود کانی‌های ثانوی این عنصر در بخش اکسیده منطقه هوازده نیز با اهمیت است. بدین لحاظ لزوماً می‌بایست به موازات برداشت‌های ژئوشیمیایی، به بررسی کانی‌شناسی به منظور تعیین فاز پیدایش این عنصر اقدام کرد. همی‌مورفیت برغم پیدایش در بخش اکسیدی منطقه هوازده بعضی از این تیپ کانسارها، به دلیل تحرک بیشتر، ارزش کمتری نسبت به سرب دارد.

آنالیز آماری چند متغیره از نوع آنالیز تفریقی برروی متغیرهای Ba, Mn, Pb, Sb, S, Co, As, P و Zn برای تفکیک گوسن‌های واقع در روی ذخایر اقتصادی از انواع عقیم توصیه شده است.

راهنماهای دیگر اکتشافیوجود مواد شبه گوسنی مرتبط با اغلب کانی‌سازیهای از این تیپ و انعکاس آنها در عکس‌های هوایی رنگی موجب می‌گردد که روش سنجش از دور در تشخیص مناطق امیدبخش برای آنها مفید واقع شود.

 

کانسارهای وابسته

کانی‌ وابسته به کانسارهای سرب و روی رسوبی اگزالاتیو، کانسار باریت لایه‌ای می‌باشد.

 

کانسارهای تیپ سرب و روی دره می‌سی‌سی‌پی

این ذخایر در سنگ‌های کربناتی (دولومیت، آهکی) واقع در پلاتفرم بدون تغییر شکل که در قسمت رو به خشکی حوضه‌های مرتبط با کوهزایی تشکیل می‌شوند، یافت می‌شوند. سن اغلب آنها کامبرین- اردویسین، دونین- کربونیفر و تریاس می‌باشد. علاوه برخاستگاه فوق، گاهی این ذخایر در مکان‌های کربناتی موجود در سمت رو به خشکی کمربندهای تراستی تشکیل می‌شوند.

از مهمترین عوامل کنترل کننده کانی‌سازی در این تیپ ذخایر می‌توان به حاشیه واحد شیلی، منطقه انتقالی از آهک به دولومیت، کمپلکس‌های ریفی، برش فرو ریزشی، گسل‌ها و توپوگرافی سطح پی‌سنگ اشاره کرد. هر یک از آنها در یک میدان کانی‌سازی (دریک منطقه جغرافیایی) می‌توانند نقش کنترل کننده اصلی و بقیه نقش کنترل کننده فرعی داشته باشند.

بارزترین ویژگی این تیپ ذخایر در زیر آورده می‌شوند.

• الف) سنگ درون‌گیر دولومیتی
• ب) استراتاباند
• ج) عدم ارتباط با فعالیت‌های ماگما